如果人類要遏制廢物問題,就需要創(chuàng)造性地回收和再利用材料。在一項新研究中,研究人員展示了如何利用舊車的廢舊塑料來制造石墨烯泡沫,然后用于新車。
這項研究推進(jìn)了一種名為“焦耳熱閃蒸”的技術(shù),某團(tuán)隊在2020年首次展示了用食物殘渣、塑料和舊輪胎等廢棄材料制造石墨烯。這些廢料被磨成粉末,然后用高壓電將它們加熱到2027℃至2727℃。這將使材料中的碳迅速轉(zhuǎn)化為石墨烯片,而其他元素則被蒸發(fā)成氣體,可以被收集并用于其他工業(yè)過程。
這不僅是一種更便宜的制造石墨烯的方法,而且它需要的能源少得多,并擺脫了通常被填埋或焚燒的材料。在新研究中,研究人員們展示了這種循環(huán)可以在現(xiàn)實世界中發(fā)揮作用的新方式。
為測試該技術(shù)是否可用于回收報廢車輛的混合塑料垃圾,研究人員聯(lián)系了相關(guān)實驗室。于是,一家汽車公司送來了4.5公斤來自舊F-150皮卡車的保險杠、墊圈、地毯、墊子、座椅等的碎塑料。重要的是,這些塑料甚至不需要先進(jìn)行分類。
該研究團(tuán)隊首先將材料磨成細(xì)粉,然后分兩步進(jìn)行閃蒸。首先,用低電流將其加熱10至16秒,從而形成高度碳化的塑料材料。只有30%的原始塊狀物仍然是固體,其中大部分會放氣或形成富含碳?xì)浠衔锏南灪陀停搱F(tuán)隊說這些也可以成為有用的工業(yè)材料。
接下來,用高電流對碳化的塑料進(jìn)行閃蒸,將其中85%的塑料轉(zhuǎn)化為石墨烯。其余的部分則以氫氣、氧氣、氯氣、硅和微量金屬的形式被排出。由此產(chǎn)生的石墨烯可用于人們對這種神奇材料所期待的許多應(yīng)用。在這種情況下,一研究團(tuán)隊用它來加強(qiáng)他們的聚氨酯泡沫,這種泡沫被用來隔離車輛的噪音和振動。由于石墨烯的重量僅占0.1%,新泡沫的抗拉強(qiáng)度提高了34%,對低頻聲音的吸收也提高了25%。
為了真正證明循環(huán)回收的潛力,這種泡沫的樣品隨后被送回石墨烯制造團(tuán)隊,研究人員在那里表明,它也可以被閃蒸成新的石墨烯。這表明,該方法在現(xiàn)實世界中真的很有用,給廢棄材料帶來新的生命。